星系和宇宙天文學(xué)的古往今來

□ 聞新 李妍

星系和宇宙天文學(xué)的古往今來

□ 聞新 李妍

人類天文學(xué)誕生的標(biāo)志？

▲ 位于英國(guó)西南部的巨石陣（上）和火星上的巨石陣（下）

人類早期天文學(xué)和占星術(shù)是沒有區(qū)別的，神秘的巨石陣（石圈）是記載人類天文活動(dòng)第一個(gè)線索。石圈的主軸線、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太陽在同一條線上；另外，其中還有兩塊石頭的連線指向冬至日落的方向。

最著名的巨石陣位于英國(guó)西南部，建造于5000年前，當(dāng)時(shí)那里還沒有人居住，所以至今為止沒有人知道當(dāng)初建造它的目的到底是什么。一些專家認(rèn)為那里是觀察天體的地方，人們很可能在季節(jié)變化之際在那里舉辦慶祝活動(dòng)。還有一些科學(xué)家認(rèn)為圓形石林是早期英國(guó)部落或宗教組織舉行儀式的中心。另一些科學(xué)家們則認(rèn)為巨石陣是用來悼念死者的紀(jì)念物，因?yàn)樵谟?guó)的墓葬中時(shí)有發(fā)現(xiàn)一些石器時(shí)代斧頭雕刻、匕首和杯子，用來對(duì)死者的悼念，而巨石陣上的石柱上也有一些類似的雕刻，也許是巧合，最近美國(guó)發(fā)射的火星探測(cè)器，竟然發(fā)現(xiàn)了火星上也有巨石陣，它是誰創(chuàng)造呢？相信在未來的某一天，人類能揭示出它背后的故事。

古往今來天文學(xué)的用途

維基百科解釋：天文學(xué)是一門古老的科學(xué)，自有人類文明史以來，天文學(xué)就有重要的地位。天文學(xué)是研究宇宙空間天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學(xué)科，其內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律等。

遠(yuǎn)古時(shí)期，人們認(rèn)為地球是平的，天空是一個(gè)大圓頂，太陽、月亮和行星系在這個(gè)圓頂上，天空中出現(xiàn)的每一個(gè)現(xiàn)象和事情都是由上帝決定的，太陽和行星都是上帝，所以當(dāng)人們要做一些非常重要的事情時(shí)，總是仰望天空尋找上帝的旨意，如皇上登基大典等重大活動(dòng)。

隨著人類文明的進(jìn)步，人們認(rèn)為天文學(xué)是非常重要的，并且與日常生活息息相關(guān)。比如，人們通過測(cè)量太陽、地球和月球的運(yùn)行，確定時(shí)間和季節(jié)；水手和牧民通過星星尋找路徑方向。

▲ 地球是平的

人類最早的天文記錄

大約在5000年前，伊拉克地區(qū)居住著蘇美爾人，他們是最早觀察天體，并用圖案、文字紀(jì)錄天體運(yùn)動(dòng)的人。他們當(dāng)時(shí)觀察天體的目的是為了洞察宇宙各種變化對(duì)人們生活所帶來的影響和危害。通過幾個(gè)世紀(jì)的觀察，蘇美爾人積累了豐富的天文資料，并把觀察結(jié)果用古老的文字銘刻在千萬塊泥板上，被保存下來，并延用到今天，如“一小時(shí)等于60分鐘”的計(jì)時(shí)方法。

▲ 蘇美爾人的泥板圖畫出了11顆行星圍繞太陽轉(zhuǎn)（也稱蘇美爾人記載的12星圖）

借助天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律預(yù)測(cè)未來

大約在5000年前，被稱為牧師的埃及天文學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了天狼星每年是有規(guī)律性地呈現(xiàn)和消失，但每當(dāng)天狼星重新出現(xiàn)的時(shí)候，尼羅河就開始洪水泛濫，于是牧師就通過天狼星來預(yù)測(cè)洪水。與此同時(shí)，針對(duì)尼羅河的洪水，還流傳一個(gè)故事，因?yàn)樯系鄣钠拮覫sis，死去了丈夫Osiris，所以悲傷地哭了，她的眼淚流到尼羅河里，才導(dǎo)致洪水泛濫。

大約在2500年前，古希臘的第一個(gè)天文學(xué)家，也稱占星師，發(fā)現(xiàn)了怎樣測(cè)量地球和怎樣預(yù)測(cè)日食現(xiàn)象，與此同時(shí)，還第一次發(fā)現(xiàn)地球是圓形的。他推測(cè)，如果地球是平的，那么大海遠(yuǎn)去的船只應(yīng)該變得越來越小，而不應(yīng)是突然消失，由此推斷地球是圓形的。

中國(guó)古代天文學(xué)家通過大量的觀測(cè)，得到了詳細(xì)的星圖，但人們?nèi)匀徽J(rèn)為天象能夠預(yù)測(cè)未來。例如皇帝舉行登基大典時(shí)，一定會(huì)邀請(qǐng)?zhí)煳膶W(xué)家?guī)椭褂^天象。此外，舉行軍事活動(dòng)，也要遵循星宿的“指示”。古人視天象為一面鏡子，每片天空都對(duì)應(yīng)著中國(guó)的一部分地區(qū)。例如哪里出現(xiàn)了彗星，則認(rèn)為那里就有不祥征兆，皇帝甚至?xí)杀スゴ蚰莻€(gè)地區(qū)。

為什么古希臘人認(rèn)為有兩個(gè)金星？

在古代希臘，金星有兩個(gè)不同的名字。最初，人們發(fā)現(xiàn)在每年的特定時(shí)間段，金星就會(huì)出現(xiàn)，并認(rèn)為早晨出現(xiàn)的金星和晚上出現(xiàn)的金星是兩個(gè)不同的天體。大約2500年前，古希臘數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯才指出這兩個(gè)金星是同一個(gè)天體，他的這種觀點(diǎn)來自于巴比倫人。

為什么古希臘人會(huì)認(rèn)為有兩個(gè)金星呢？因?yàn)楫?dāng)時(shí)地心說占有主導(dǎo)地位，按照地心說理論，有時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)行星運(yùn)行中似乎改變了運(yùn)動(dòng)方向，又走回頭路了。為了回答這些疑惑，古希臘天文學(xué)家托勒密解釋行星圍繞地球旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還要圍繞自己的小圓軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，這也是托勒密的地心說模型。托勒密地心說模型是在仔細(xì)觀察天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)上得出來的模型，所以當(dāng)時(shí)可以解釋許多天體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，因此天文領(lǐng)域幾千年以來一直使用這個(gè)模型。

中東天文學(xué)

古希臘天文學(xué)極大地影響著中東地區(qū)的天文學(xué)家，公元8世紀(jì)—9世紀(jì)期間是數(shù)學(xué)和天文學(xué)活躍時(shí)期，中東學(xué)者引入了希臘人的天文學(xué)，改善和發(fā)明了大量測(cè)量天體的工具，如用于測(cè)量恒星位置的象限儀變得越來越完善。

在穆斯林管轄區(qū)域的伊斯蘭教徒們?cè)谛∏鹆晟希⒘颂煳挠^測(cè)點(diǎn)。因?yàn)槟滤沽制矶\時(shí)間是基于太陽運(yùn)動(dòng)來確定，所以在巴格達(dá)這樣的大城市里，占星師們估算太陽、月亮和行星的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比托勒密估算得還要精確。

太空革命和天空不完美

▲布拉赫的宇宙模型

公元13世紀(jì)—14世紀(jì)，古希臘和中東天文學(xué)傳入歐洲。公元16世紀(jì)，波蘭一位知名牧師哥白尼，漸漸意識(shí)到托勒密的地心說理論荒唐，而且解釋簡(jiǎn)單的行星運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜。哥白尼假設(shè)如果以太陽為中心，則解釋行星運(yùn)動(dòng)會(huì)變得非常簡(jiǎn)單，而且行星也就不會(huì)出現(xiàn)改變運(yùn)轉(zhuǎn)方向現(xiàn)象了。

托勒密認(rèn)為太空非常完美的，運(yùn)動(dòng)從不會(huì)停止，而且太空天體是不變的。但在1572年，一位丹麥的天文學(xué)家布拉赫發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的星體，實(shí)際上是超新星，它出現(xiàn)了六個(gè)月后就消失了。于是他開始自問，如果恒星出現(xiàn)消失了的情況，太空怎么會(huì)不變呢？由此他也對(duì)托勒密的理論產(chǎn)生了質(zhì)疑，并提出一種介于地心說和日心說之間的宇宙模型，認(rèn)為地球作為靜止的中心，太陽圍繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，而除地球之外的其他行星圍繞太陽作圓周運(yùn)動(dòng)。但布拉赫天體模型流行很短一段時(shí)間就被哥白尼模型取代。

公元17世紀(jì)，伽利略通過望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太空，不僅觀測(cè)了月表、金星、木星和木星衛(wèi)星，還觀測(cè)到了不是兩個(gè)，而是一個(gè)金星圍繞太陽轉(zhuǎn)，并確認(rèn)了哥白尼的日心說是正確的。

下期預(yù)告：宇宙年齡至少為137億年，但人類真正的太空探索活動(dòng)才進(jìn)行2000多年，航天活動(dòng)才進(jìn)行60多年，那么地球之外真的沒有生命存在嗎？下期題目為“古代航天員痕跡的真與假”，主要介紹新石器時(shí)代的太空人浮雕、古代中國(guó)航天員的模樣、中國(guó)神話故事中的“羽人”、人類最早構(gòu)思的宇宙飛船、古代太空人的假說，以及天文學(xué)家霍金的觀點(diǎn)和看法等問題。